Institute of Physics, EPFL.ch
Swiss Federal Institute of Technology
CH-1015 Lausanne EPFL, Switzerland
Poštovani čitatelji, nastavljam objavljivati sažetke izlaganja predavača sa 2. Znanstvenog i stručnog simpozija ZNANOST ILI DOGMA, održanog 20. listopada 2024. u Zagrebu.
Danas prof. dr. sc. Davor Pavuna
Poveznica za video: https://www.youtube.com/watch?v=TP7P-AOUh_o
Uvod: Otvoreni izazovi ‘tehno-civilizacije’
Suvremena znanost nije završena ljudska aktivnost, a ni zatvorena djelatnost; nekoliko stoljeća nakon Newtona i/ili Boškovića … još jako puno toga mi ipak ne znamo ili zasad nepotpuno razumijemo. U školi učimo da je Svemir star oko 13.8 milijardi godina, planet Zemlja oko 4 milijarde, te da je život relativno nedavno ‘izronio’, pa je homo sapiens tu tek nekoliko tisuća godina. A oko 9 milijardi ljudi je razvilo sadašnju globalnu ‘civilizaciju’ i suvremenu znanost i tehnologiju; nadasve zadnjih nekoliko generacija. Pritom, većina puka ipak ne zna što li je ustvari atom (ili kvantna fizika) i/ili genom (te rijetki razumiju finese genetskog zapisa) … a svi ih imamo itekako aktivne u organizmu!
Eto, svaki čitatelj ovog teksta ima u tijelu ≈7x1027 atoma na 70kg mase tijela , a to je ustvari (pripremite se) 7’000'000'000’000’000’000'000'000’000 atoma!!!). Ujedno prosječno imamo oko 36 trilijuna bioloških stanica (36’000’000’000’000 stanica)! U svakodnevnici uglavnom nismo svjesni tih kolosalnih brojeva, a to je sve ipak bitan dio Dinamike Života i pri tome je Nano-dimenzija bitna karakteristika svakog organizma i da, i svakog čovjeka! U ‘hipnozi’ mas-medija profitnih kartela, većina puka je u svakodnevnici svjesna tek dijela dinamike financija te (ponekih) društvenih izazova. A u uvidima cjelokupne znanosti smo figurativno u kamenom dobu jer, unatoč brzom napretku znanosti, primjerice u astrofizici, mi ne znamo što ustvari čini oko ≈85-90% Univerzuuma, tzv. tamna energija / tamna materija!?! Pritom, budući sam i nekoliko puta aktivno prisustvovao konferencijama u eminentnom Instititutu za kompleksnost (Santa Fe, New Mexico, USA: https://www.santafe.edu) spoznah da ni danas još nemamo opće prihvaćenu definiciju života … a ni što li je svijest?! O ljudskim ‘pravnim’ normama (i neslaganjima) radije ovdje neću ... Da, mnogo je novih izranjajućih, izazovnih, te bitnih tema, primjerice fraktalna matematika u prirodi i u organizmu, kompleksnost nano-bio-znanosti, te kako pristupiti kvantnim računalima, koja su milijardu puta potentnija (‘brža’) od klasičnih, te kako se snalaziti u ultra-brzom rastu tzv. umjetne inteligencije. Za sve to nam je koristan i ovaj uvod u Nano-tehnologiju jer sva ta tehnologija uvelike dominira svijet ljudi, a nano-tehnologija jest bitan dio suvremenih trendova. Ujedno svatko od nas je pozvan da probudi svoju svijest i savjest i aktivno se uključi u moralne, etičke izbore istinske civilizacije Čovjeka.
Od atoma do nano-tehnologije ukratko
Postojanje atoma je prvi postulirao grčki filozof Demokrit u 5. stoljeću prije Krista. Tvrdio je da je materija sastavljena od sitnih, nedjeljivih čestica koje je nazvao atomima, a znanstveno je izmjerio i potvrdio postojanje atoma John Dalton. Njegova atomska teorija iz 1808. godine postavila je temelje za modernu kemiju.
• Najmanji atom, vodik je promjera 0.12nm (1.2Å), a ugljik 0.17nm
• Molekula vode (H2O ili HOH) je promjer 0.128nm, a i ostale elemente imamo na webu :
https://periodictableguide.com/atomic-radius-chart-of-all-elements/ https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_radii_of_the_elements_%28data_page%29
Da bismo proučavali taj nano-svijet znanstvenici su razvili i elektronske mikroskope i nanoskope, pa danas u ponajboljim laboratorijima svijeta imamo rezoluciju oko 0.1nm (1Å), dakle oko jednog atoma, a neke novije metode (koje razvijamo) omogućuju i bolje uvide. Pritom cijeli laboratoriji za nano-znanost i tehnologiju doslovno levitiraju jer konstruirani su odvojeno od vibracija Zemlje da bi se izbjegle sve vibracije koje utječu na ponašanje atoma, te na analizu materije koju proučavamo.
Nano-znanost je ‘izronila’ u zadnjih 2-3 generacije, skiciramo kronološki:
1959. na sastanku Američkog fizikalnog društva, izuzetan fizičar Richard Feynman (kasnije Nobelovac 1965.) je održao vrlo poznato predavanje "Puno je prostora na dnu" koje se često smatra konceptualnim temeljem vizije suvremene nanotehnologije https://www.nano.gov/timeline
1974. Izraz "nanotehnologija" prvi je upotrijebio Norio Taniguchi sa Sveučilišta u Tokiju za opisivanje procesa u poluvodiču https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_nanotechnology.
1981. Gerd Binnig i Heinrich Rohrer (IBM) izumili su skanirajući tunel-mikroskop (STM), omogućujući znanstvenicima vizualizaciju pojedinačnih atoma https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoengineering.
1985. Harold Kroto, Richard Smalley i Robert Curl otkrili su fulerene (ugljikove molekule C60), što je značajno unaprijedilo cijelo područje https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_nanotechnology.
1991. Sumio Iijima otkrio je ugljikove nano-cijevčice (nanotubes), koje su postale kamen temeljac istraživanja mnogih nanomaterijala https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_nanotechnology.
1994. Davor Pavuna & Ivan Bozovic su na prvoj konferenciji ‘Oxide Superconductor Physics and NanoEngineering’ spojili oksidne nano-strukturirane materijale i fiziku kvantnih fluida iz kojih izranjaju mnogi novi koncepti fizike i kemije kao i nove opcije kreiranja suvremenih kvantnih računala https://spie.org/Publications/Proceedings/Volume/2158#_=_
1998. Pod kraj prošlog stoljeća bilo je već vidljivo da će uvidi i znanja fizike i nanotehnologije itekako utjecati na cijelu budućnost čovječanstva u ranom 3.-em Mileniju! Vidi : Davor Pavuna, https://www.researchgate.net/publication/238587271_Modern_Physics_in_a_Global_Society
2002. László Forró, Davor Pavuna et al., ‘From Basic to Life Sciences’: redovna serija konferencija u Cavtatu koje pokrivaju razne discipline od matematike do bio-medicine i gdje u zadnjim konferencijama Nano- i Nano-Bio teme uvelike i dominiraju, zahvaljujući novoj generaciji briljantnih hrvatskih znanstvenika: https://www.physics2bio.org (2024).
2023. J. Erbguth, M. Schoerling, S. Kovac and D.Pavuna: Ujedinjeni Narodi su nas zamolili da ukratko pojasnimo uvide ‘nano-revolucije i ultra-moćnih kvantnih računala: https://untoday.org/how-quantum-computing-will-impact-un-organizations/
2024. Davor Pavuna, intervju u Novom listu: https://www.novilist.hr/novosti/hrvatska/davor-pavuna-entiteti-ai-ja-ce-najkasnije-do-2050-postati-pametniji-od-covjeka-to-moze-dovesti-do-katastrofe/
Ove ‘nano-prekretnice’ popraćene su i brojnim ljetnim školama i medjunarodnim konferencijama i relevantnim publikacijama koje su postavile temelje za područje nano-tehnologije i nanoinženjeringa.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoengineering:
https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoengineering
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_nanotechnology:
https://en.wikipedia.org /wiki/ History_of_nanotechnology
https://www.nano.gov/timeline: https://www.nano.gov/timeline
O temama nanotehnologije
Kako vidjesmo u uvodu nanotehnologija se (izmedju ostalog) bavi proučavanjem i primjenom materijala na nanoskali, što uključuje dimenzije raspona od približno 0.1 do 100 nanometara (nm). Pritom ponovimo da jedan nanometar (1nm) je milijarditi dio metra ili milijunti dio milimetra!
Ove dimenzije su ključne jer se na nanoskali materijali često ponašaju različito nego u većim razmjerama, što omogućuje nove, inovativne primjene u različitim područjima kao što su medicina, elektronika, energetika i novi materijali.
Mjerne metričke skale koje su relevantne za nanotehnologiju uključuju:
- Mikroskala (1μm do 100μm): Ova skala obuhvaća dimenzije koje su veće od nanometra, ali manje od milimetra. Iako mikroskala nije srž nanotehnologije, često se koristi u interakciji s nanostrukturalnim materijalima.
- Nanoskala (1nm do 100nm): Na ovoj skali, fenomeni kao što su kvantni efekti i površinske interakcije postaju posebno važni. Materijali na ovoj skali mogu imati jedinstvena svojstva kao što su povećana čvrstoća ili bolja električna provodljivost.
Zbog specifičnih svojstava materijala u ovim skalama, nanotehnologija omogućava razvoj novih tehnologija i inovacija u raznim industrijama.
Nano-inženjering je interdisciplinarno područje koje se bavi dizajniranjem, proizvodnjom i primjenom nanostruktura i nanomaterijala. Ovaj grana inženjerstva koristi principe nanotehnologije kako bi kreirala materijale i uređaje na nanometrskoj razini, čime se omogućava razvoj inovativnih rješenja u raznim industrijama, uključujući elektroniku, medicinu, energetiku i okoliš.
Jedna od ključnih karakteristika nano-inženjeringa je mogućnost manipulacije svojstvima materijala na razini pojedinačnih atoma i molekula. Na primjer, nanomaterijali često imaju jedinstvena fizička, kemijska i biološka svojstva koja se drastično razlikuju od onih istih materijala u većim razmjerima. Ova svojstva mogu uključivati poboljšanu jačinu, lakšu težinu, bolju otpornost na habanje, ili posebna optička svojstva.
Nanotehnologija predstavlja interdisciplinarno polje koje se bavi manipulacijom materijala na razini atoma i molekula. Kada je riječ o kontroli genetskog koda i terapijama, nanotehnologija nudi brojne inovativne pristupe koji bi mogli revolucionirati medicinu i biologiju.
U medicini, nano-inženjering je otvorio vrata razvoja novih dijagnostičkih alata i terapeutskih tretmana. Primjena nanotehnologije u ciljanoj isporuci lijekova omogućava preciznije djelovanje lijekova na specifične stanice, smanjujući nuspojave i povećavajući učinkovitost liječenja.
U industriji elektronike, nano-inženjering omogućava izradu manjih, bržih i energetski učinkovitijih elektroničkih komponenti poput tranzistora i senzora. Ovo poboljšanje je ključno za razvoj novih generacija uređaja, uključujući pametne telefone, računala i Internet stvari (IoT).
U području energetike, nano-inženjering se koristi za razvoj boljih solarnih panela, baterija i katalizatora, što može doprinijeti održivijem i efikasnijem korištenju resursa.
Iako nano-inženjering donosi brojne prednosti, također postavlja izazove vezane uz sigurnost, etiku i utjecaj na okoliš. Potrebna su daljnja istraživanja i regulative kako bi se osigurala sigurnost nanomaterijala i njihova koristi za društvo.
Ukratko, nano-inženjering predstavlja uzbudljivo područje s ogromnim potencijalom za inovacije i napredak u mnogim aspektima našeg svakodnevnog života. Unatoč izazovima, očekuje se da će nastaviti rasti i razvijati se kao ključna komponenta moderne tehnologije.
Nano-inženjering u biomedicini predstavlja primjenu nanotehnologije u zdravstvenim disciplinama, fokusirajući se na dizajn i razvoj nanostruktura i nanomaterijala koji se koriste u dijagnostici, terapiji i regeneraciji tkiva. Ove teme imaju potencijal da unaprijediti postojeće metode liječenja i dijagnostike (ali uz brojne izazove i ozbiljna etička pitanja).
Implikacije i posljedice za suvremeno društvo:
Američka inicijativa i regulativa nanotehnologije: https://www.nano.gov/about-nanotechnology
Medicina: Nanotehnologija je revolucionirala sustave isporuke lijekova. Samosastavljeni nanonosači, poput polimernih nanočestica i liposoma, koriste se za učinkovitije analize bolesti, poboljšavajući bioraspoloživost i smanjujući nuspojave, a svakodnevno se otkrivaju i bolje mogućnosti.
Primjene u zaštite okoliša: Nanomaterijali se koriste za rješavanje izazova vezanih uz okoliš. Nano-tehnologija se koristi u sustavima za pročišćavanje vode za učinkovitije uklanjanje kontaminanata.
Elektronika i računalstvo: Razvoj tranzistora u nanorazmjeru i kvantnih točaka pomiče granice računalne snage i učinkovitosti. Ova su poboljšanja ključna za sljedeću generaciju elektroničkih uređaja
Poljoprivreda: Nanotehnologija povećava poljoprivrednu produktivnost razvojem nano-gnojiva i nano-pesticida, koji su učinkovitiji i ekološki prihvatljiviji.
Bio-nano-tehnologija: Inovacije u bio-nano-tehnologiji, kao što su mikro- i nano- fluidni uređaji s organima na čipu, te nosivi senzori, pružaju nove načine proučavanja zdravstvenih stanja pacijenta.
Razna poboljšanja naglašavaju brojne primjene i potencijal nanotehnologije za rješavanje složenih problema, te poboljšanje različitih aspekata života, no ponekad i potencijalno opasnih primjena. Nanotehnologija nudi uzbudljive mogućnosti za kontrolu genetskog koda i razvoj primjerenih terapija. Kako se istraživanja nastavljaju, očekuje se da će se razviti nove strategije koje će poboljšati zdravstvenu skrb i otvoriti vrata za nove, bolje načine liječenja bolesti. I to je proces u tijeku …
Kvantna računala i tzv. umjetna inteligencijaU kvantnom računalu, nanotehnologija je ključna za cijelu dinamiku sitnih komponenata koje čine te najnovije kvantne sustave. Primjerice, nanomaterijali se koriste za kreiranje optimalnih Qubita koji su temelj kvantnih računala. Osim toga, napredak u nanotehnologiji omogućio je razvoj mnogih drugih tehnologija je se koje su neophodna za praktičnu realizaciju kvantnog računalstva, ali i digitalizaciju Planeta, te razvoj umjetne inteligencije https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3251.
U tzv. umjetnoj inteligenciji (AI), koja trenutno posvuda izranja, nanotehnologija poboljšava efikasnost i mogućnosti AI sustava. I osobno povremeno koristim digitalnog AI ‘asistenta’, konkretno MS Skype- copilot Bing namje pokupio poneke Nano- reference po internetu, a da se svi zabavimo ilustrirao nam je kako vidi nano-bio inženjering i istraživanja (slika 4), te ‘svoju’ viziju tzv. Kurzweil singulariteta tj. ubrzane evolucije ‘tehno IT inteligencije’ tj. trenutka kad ‘AI-inteligentni’ roboti postaju u prosjeku inteligentniji od ljudi – negdje oko 2029. ili do ≈2040. (vidi sliku 5). Takva ‘dominacija’ nano-skale i sve preciznije tehnologije kreacije (ultra brzih) kvantnih chipova može pružiti nove uvide u korisne strukture i funkcionalnosti, te svojstva materijala na nanoskali i općenito u tehnologiji https://link.springer. com/poglavlje/10.1007/978-981-99-9179-2_18.
Ukratko, nanotehnologija je itekako u ultra brzom razvoju diljem glavnih tehno laboratorija i centara na Zemlji, no bitan izazov sad nije znanstveno-tehnološki nego civilizacijski izazov svijesti i savjesti. Naime, ‘umjetni’ tzv. ‘inteligentni roboti’ i vojske androida (a i dronovi su kontrolirani roboti) mogu u ovom stoljeću u praksi eliminirati biološkog homo sapiensa i da li će čovjek uopće moći preživjeti jest sada itekako otvorena, bitna diskusija. Zasad postoji nada u preživljavanja čovjeka, ali mnogi pristupi transhumanizma i novih ‘inteligentnih’ tehnologija jesu realan izazov i ovoj ‘tehno-civilizaciji’.
Od pamtivjeka smo mi ljudi na Zemlji u neprestanim sukobima i ratovima dobra i zla, a sad eto izranja i opet novi izazov… I da, pritom Svijest i Savjest jesu bitni: Ili čovjek, ili AI-robot ?
Ja sam za Čovjeka.
Pridružite se:
WEB STRANICA:
https://arnasebalj.com
Telegram kanal Arna Šebalj:
https://t.me/arnakanal
Chat, grupa
S Arnom i istinom:
https://t.me/arnasebalj
SVJEDOČANSTVA "CIJEPLJENIH" u HRVATSKOJ
https://t.me/+jUM0zkaioNxmZDQ0
Svjedočanstva NE-cijepljenih u Hrvatskoj
https://t.me/+FKt1CiAN8fwyOGU0
FB
https://www.facebook.com/profile.php?id=100086873156577
YOUTUBE KANAL: